ISSN 0378-6471 (Print)⋅ISSN 2092-9374 (Online)
http://dx.doi.org/10.3341/jkos.2016.57.6.905
Original Article
침수식 초음파 검사와 부분결합간섭 검사를 이용한 공식의 정확성 비교
Comparison of Intraocular Lens Calculation Formulas Measured by Immersion-Type A-Scan Ultrasound and Partial Coherence Interferometry
윤일석⋅박아람⋅최신영⋅양홍석
Il Suk Yun, MD, Aram Park, MD, Shin Young Choi, MD, Hong Seok Yang, MD, PhD
아주대학교 의과대학 안과학교실
Department of Ophthalmology, Ajou University School of Medicine, Suwon, Korea
Purpose: To report the accuracy of intraocular lens (IOL) formulas according to axial length, anterior chamber depth, and mean corneal curvature when performing biometry with an immersion type A-scan with mannual keratomery and an IOL Master®. Methods: Retrospective medical chart reviews were carried out for 82 eyes of 65 patients who underwent cataract surgery per- formed by a single surgeon. Biometry was performed using IOL Master®, mannual keratometry, and immersion type A-scan ul- trasound in sequence. Prediction diopter was obtained using Sanders-Retzlaff-Kraff/Theoretical (SRK-T) and Holladay 1 for- mulas calculated with the biometric value measured by mannual keratomery and A-scan, and using SRK-T and, Holladay 2 for- mulas with IOL Master®. The final refractive outcome was determined as manifested refraction at least 7 weeks after the surgery, and it was compared with the preoperative prediction dipoter (D) of the IOL formulas.
Results: Mean axial length and mean keratomtric measurements as determined by A-scan with mannual keratomery showed significant statistical differences from those of IOL Master®. However, there was no difference in postoperative mean absolute error between biometric measurements, or among formulas according to axial length, anterior chamber depth, or mean corneal curvature. However, the percentage of actual refraction within ±0.50 D of the intended refraction was dirrerent among the four formalas according to axial length, anterior chamber dept, mean corneal curvature.
Conclusions: Biometry measurement using the immersion-type A-scan with mannual keratomery is as accurate as that using IOL Master® for predicting the postoperative refractive state of cataract surgery. However, it is suggested that the best IOL for- mula be chosen according to axial length, anterior chamber depth, and mean corneal curvature.
J Korean Ophthalmol Soc 2016;57(6):905-916
Keywords: Immersion-type A-scan ultrasound, Intraocular lens formula, Manual Keratometry, Partial coherence interferometry
￭Received: 2016. 2. 4. ￭ Revised: 2016. 4. 2.
￭Accepted: 2016. 5. 9.
￭Address reprint requests to Hong Seok Yang, MD, PhD Department of Ophthalmology, Ajou University Hospital, #164 World cup-ro, Yeongtong-gu, Suwon 16499, Korea
Tel: 82-31-219-5256, Fax: 82-31-219-5259 E-mail: yhs0816@ajou.ac.kr
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백내장 수술은 수술기술의 발전과 장비의 발달, 그리고 다양한 인공수정체들이 개발되어 최소한의 침습적이고 만
족감이 높은 수술이 되었다. 그리고 최근 백내장수술과 관 련된 합병증의 발병률이 낮아지고 수술 후 시력개선에 대 한 환자들의 기대치가 점점 높아지면서 백내장 수술에서 정확한 굴절력 예측이 중요해지고 있다.1-3 지난 20년간 수 술 후 굴절 예측력이 많이 향상되었는데 그러한 이유들로 는 1) 작은 절개창과 전낭절개(continuous curvilinear cap- sulorhexis) 방법을 통한 인공수정체의 낭내 삽입술의 발전, 2) 인공수정체 도수 계산공식의 발전, 3) 생체 계측방식의
발달 등이 있다.4
최근에 주로 사용되고 있는 인공수정체 도수 계산 공식 들에는 기존의 Sanders-Retzlaff-Kraff (SRK) 공식에서 굴절 상수(refractive constant)와 안축장에 따라 A상수를 변화시킨 2세대 공식인 SRK II 공식과 안축장과 각막 곡률반경을 토대 로 백내장 수술 후 전방 깊이의 정확한 예측에 초점을 맞추 어 연구된 3세대 공식인 Sanders-Retzlaff-Kraff/Theoretical (SRK-T), Holladay 1, Hoffer Q 공식 등이 있다.5 그리고 수 술 전 전방 깊이를 직접 측정하여 수술 후 전방 깊이를 예 측하려는 4세대 공식인 Haigis, Olsen, Holladay 2 공식들의 정확성이 보고되었다.6-8
생체 계측방식은 현재까지 초음파(A-scan)를 이용한 방 법이 널리 사용되고 있지만 최근에 정확한 생체계측을 위 한 방식으로 부분결합간섭(partial coherence interferometry) 원리를 이용한 IOL Master® (Carl Zeiss Meditec, Dublin, CA, USA)가 국내에도 널리 보급되면서 생체계측 측면에 서 초음파 방식보다 정확성의 높음이 보고되었다.9-13 IOL Master®는 이중빔 부분결합간섭의 원리에 기초하여 만들어 진 장비로, 적외선 영역(파장=780 nm)의 광선을 이용하여 광학적으로 안축장을 측정하며 그 외에 전방 깊이, 각막의 굴절력, 각막 직경 등의 정보를 얻어서 측정된 정보를 기초 로 내부에 탑재된 소프트웨어를 이용하여 백내장 수술 시 가장 적합한 인공수정체 도수 계산을 자동적으로 해준다.12 본원에서는 백내장 수술의 굴절력 예측의 정확성을 높여보 고자 초음파 방식의 생체계측과 IOL Master® 방식의 생체 계측을 병용하고 있다.
그러나 생체 계측방식의 발달과 공식들의 발전에도 불구 하고 모든 환자들에서 수술 후 굴절력을 완벽하게 예측하 는 것은 거의 불가능하다. 백내장 수술에서 목표 굴절력을 정할 때 각각의 공식들마다 목표 굴절력이 다르게 나타나 며 수술 후 환자의 실제 굴절력과 100% 일치하게 예측하는 공식은 없기 때문에 술자들은 수술 전 목표 굴절력을 정할 때 고민을 할 수 밖에 없다. 더불어 백내장 정도에 따라 IOL Master®로는 계측이 불가능한 경우가 있고 우리나라 의료 환경적인 영향으로 인공수정체 도수 검사에서 초음파 를 이용한 생체 계측 방식은 여전히 필요한 상황이다.
초음파를 이용하여 안축장을 측정하는 방법에는 탐침자와 각막의 접촉 여부에 따라 접촉식(contact)과 침수식(immersion) 으로 구분된다. 앞선 언급에서와 같이 부분결합간섭장치는 접촉식 초음파보다 백내장 수술 후 굴절예측의 정확성이 높다고 알려져 있다. 침수식 초음파 방법 또한 접촉식보다 그 정확성과 재현성이 높다고 알려져 있다.14-16 Packer et al17은 침수식 초음파와 부분결합간섭계측 방식의 생체계측 값을 비교하여 침수식 초음파의 정확성이 낮지 않음을 보
고한바 있다. 침수식 초음파 계측 방식의 정확성이 부분결 합간섭계측 방식보다 정확성이 낮지 않다면 비용이 많이 드는 새로운 장비를 도입하기보다는 접촉식 초음파 방식에 서 침수식 초음파 방식으로 생체계측 방식을 변경하는 노 력만으로도 좀 더 정확한 굴절률을 예측할 수 있을 것으로 생각해 볼 수 있다.
Olsen18은 백내장수술 후 요구되는 굴절력에 이르지 못하 는 이유로 안축장(axial length, AXL), 전방 깊이(anterior chamber depth, ACD), 각막곡률(corneal curvature, K) 등이 영향을 준다고 보고한 바 있다. 따라서 본 연구에서는 침수 식 초음파 장치와 수동 각막곡률계를 이용한 SRK-T, Holladay 1 공식과 IOL Master®를 이용하여 생체계측을 하 고 IOL Master®에 내장된 SRK-T, Holladay 2 공식의 굴절 예측치와 실제 굴절력 간의 오차를 안축장, 전방 깊이, 각 막곡률에 따른 비교를 통하여 침수성 초음파 검사와 수동 각막곡률계를 이용한 인공수정체 검사의 정확성에 대해 확 인하고자 하였다.
대상과 방법
2014년 6월부터 2015년 4월까지 본원에서 백내장 수술 을 받은 65명, 82안의 의무기록을 후향적으로 분석하였다.
수술 전 안과적인 외상력, 안과 질환의 기왕력이 있거나 백 내장 수술을 제외한 다른 안과적 수술을 받은 환자들은 모 두 연구대상에서 제외하였다. 후낭혼탁, 심한 백내장, 환자 가 주시를 못하는 등의 이유로 IOL Master®로 계측이 불가 능하였던 경우도 본 연구에서 제외하였으며, 수술 중 후낭 파열이나 유리체 탈출 등의 합병증이 발생하여 수정체를 후낭에 넣지 않은 경우도 본 연구에서 제외하였다.
수술 전 인공수정체 굴절치를 예측하기 위한 검사로 IOL Master® (Carl Zeiss, Jena, Germany)로 안축장, 각막곡률, 전방 깊이를 계측하였다. 다음으로 숙련된 검사자가 수동 각막곡률계(Magnon OM250; Nidek, Tokyo, Japan)를 이용 한 각막곡률계측과 난시를 측정하였고 침수성 방식의 A-scan (US; UD-6000, Tomey, Nagoya, Japan) 검사로 안 축장을 측정하였다. 초음파 방식과 수동각막곡률을 토대로 인공수정체 도수 공식인 SRK-T (A/T), Holladay 1 (A/H1) 공식과 IOL Master®로 측정된 생체계측치를 토대로 IOL Master®에 내장된 소프트웨어를 이용하여 SRK-T (M/T), Holladay 2 (M/H2) 공식으로 삽입할 인공수정체 도수를 결 정하였다.
모든 백내장 수술은 점안마취나 구후마취하에 단일 술자에 의하여 시행되었다. 전방에 점탄물질을 주입한 후 2.75 mm 크기의 투명각막 절개창을 만들었으며 26게이지의 주사침
Table 1. Demographics and biometry measurements of each group according to the axial length
A1* B1† C1‡ Total
No. of eyes 35 32 15 82
Age (years) 67.6 ± 6.8 68.5 ± 9.1 62.8 ± 13.1 67.1 ± 9.2
Sex (M/F) 10/25 22/10 7/8 39/43
Lens (enVista™/isert) 21/14 17/15 8/7 46/36
Axial length (mm)
A-scan 22.78 ± 0.31 23.91 ± 0.41 26.18 ± 1.41 23.84 ± 1.39
IOL Master® 22.87 ± 0.30 24.01 ± 0.41 26.34 ± 1.37 23.95 ± 1.41
Difference (mm) 0.09 ± 0.08 0.10 ± 0.08 0.16 ± 0.15 0.11 ± 0.10
Keratometry (D)
Manual K 44.92 ± 1.30 43.23 ± 1.10 43.23 ± 1.10 44.24 ± 1.58
IOL Master® 45.20 ± 1.29 43.31 ± 1.13 43.31 ± 1.13 44.37 ± 1.65
Difference (D) 0.28 ± 0.42 0.07 ± 0.28 0.13 ± 0.18 0.17 ± 0.34
Anterior chamber depth (mm) 3.00 ± 0.35 3.30 ± 0.43 3.54 ± 0.32 3.22 ± 0.43
Values are presented as mean ± SD unless otherwise indicated.
*Group A1: axial length < 23.5 mm; †Group B1: axial length ≥ 23.5, < 25.0 mm; ‡Group C1: axial length ≥ 25.0 mm.
을 사용하여 약 5-5.5 mm의 크기로 수정체 전낭 원형절개 를 시행하였다. 이어서 평형염액을 사용하여 수력 분리술 과 수력 분출술을 시행하여 수정체 핵과 겉질, 그리고 수정 체 핵은 외핵과 내핵으로 분리하였다. 이후 초음파를 이용 한 수정체 유화술로 수정체 핵을 제거하고, 남아있는 수정 체 겉질은 자동 관류흡입기를 이용하여 완전히 제거하였다.
점탄물질을 주입하고 인공수정체를 낭내에 삽입한 후 자동 관류흡입기를 이용해 잔류 점탄물질을 제거하였다. 수술 절개창은 10-0 Nylon으로 단일 봉합한 후 수술 후 일주일 째 봉합사를 제거하였다. 인공수정체는 일체형 비구면 인 공 수정체인 enVista™ (Bausch & Lomb, Rochester, NY, USA) 혹은 아크릴재질의 광학부와 지지부의 끝부분 일부가 polymethylmethacrylate 재질로 되어 있는 iSert 250 (Hoya Corporation, Tokyo, Japan) 인공수정체를 사용하였다.
목표 굴절력은 IOL Master®로 계산한 SRK-T와 Holladay 2 공식의 예측치를 기준으로 -0.5~0.0 diopter (D) 사이의 값 으로 정하였고, 환자가 원하는 경우에는 반대안의 굴절력 을 고려하여 정하거나 근시 쪽으로 목표도수를 정하였다.
인공수정체 A 상수는 측정 방식에 따라서 각각의 장비에 특 화된 값을 이용하였으며 단일술자에 대한 인공수정체 상수 의 보정은 시행하지 않았다(A/T의 A 상수: 118.7 [enVista™], 118.4 [iSert 250], A/H1의 Surgeon factor: 1.62 [enVista™], 1.45 [iSert 250], M/T의 A 상수: 119.1 [enVista™], 118.5 [iSert 250], M/H2의 ACD 상수 5.37 [enVista™], 5.02 [iSert 250]).
최종 굴절력(final spherical equivalent)은 수술 6주 후에 현성 굴절검사를 실시하여 구면 대응치(spherical equiv- alent, SE)를 구하였다.4-6,8,11,12,19-24
예측 오차(prediction er- ror, PE)는 현성 굴절 검사로 시행한 최종 굴절력과 수술 전 각 공식들의 목표 굴절력의 산술적인 차이로 정의하였고
예측오차가 양수인 경우 목표 굴절력이 최종굴절력보다 근 시를, 예측오차가 음수인 경우 목표 굴절력이 최종 굴절력 보다 원시를 의미한다. 예측오차를 비교할 때 양의 오차와 음의 오차 값의 상쇄되는 문제를 막기 위하여 예측오차의 절대값을 취하여 평균 절대오차(mean absolute error, MAE) 값으로 비교하였다.25,26
안축장과 전방 깊이, 평균 각막곡률 정도에 따른 각 공식 들의 예측오차를 비교하기 위하여 IOL Master®를 이용하 여 구해진 생체계측치를 기준으로 안축장이 23.50 mm 미만 을 A1군, 23.50 mm 이상 25.00 mm 미만을 B1군, 25.00 mm 이상을 C1군에 포함시키고, 전방 깊이가 2.50 mm 미만을 A2군, 2.50 mm 이상 3.50 mm 미만을 B2군, 3.50 mm 이상 을 C2군으로 포함하였으며, 평균 각막곡률이 42.50D 미만 을 A3군, 42.50D 이상 45.00D 미만을 B3군, 45.00D 이상을 C3군으로 포함시켰다.
통계 소프트웨어는 SPSS 22.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하였다. 각 공식 간의 MAE 값의 비교는 Kruskal- Wallis test와 Friedman test를 이용하였고 통계적 유의성은 p<0.05로 정의하였다. 술 전 두 계측방식 간에 안축장 및 각막곡률의 차이가 있는지를 알아보기 위하여 Paired t-test 를 이용하였고 기기 간의 상관관계와 수술 전후 전방 깊이 의 변화와 예측오차 간의 상관관계와 안축장, 전방 깊이, 평균 각막곡률의 변화와 예측오차 간의 상관관계를 알기 위하여 Pearson의 단순상관계수를 이용하여 구하였으며, 안 축장과 전방 깊이, 평균각막곡률이 상관성의 예측에 서로 영 향을 주는 것을 배제하기 위하여 편상관분석도 이용하였다. 또한 MAE가 0.5D 이내인 경우에 굴절 예측의 성공으로 정 의한 후 환자의 나이, 인공수정체의 종류, 안축장, 전방 깊이 와 평균각막곡률에 따른 6개 공식의 Multivariate Logistic re- gression analysis를 시행하여 수술실패와 유의하게 관련된
Figure 1. Mean numerical error in subgroup. Prediction errors
of intraocular lens (IOL) calculation formulas according to the axial length (A), anterior chamber depth (B), mean corneal cur- vature (C). A/T = Sanders-Retzlaff-Kraff/Theoretical (SRK-T) (A-scan); A/H1 = Holladay 1 (A-scan); M/T = SRK-T (IOL Master®); M/H2 = Holladay 2 (IOL Master®).Table 2. Comparison of mean absolute prediction errors among various intraocular lens (IOL) power calculation formulas
Group Eyes
Mean absolute error (diopter)
A-scan IOL Master®
SRK-T Holladay 1 SRK-T Holladay 2
enVista™ 46 0.38 ± 0.26 (0.01-1.02) 0.34 ± 0.28 (0.01-1.14) 0.30 ± 0.24 (0.01-1.22) 0.34 ± 0.24 (0.01-0.67) isert250 36 0.43 ± 0.35 (0.02-1.47) 0.39 ± 0.31 (0.00-1.14) 0.37 ± 0.31 (0.01-1.32) 0.40 ± 0.31 (0.00-1.15)
*p-value 0.9 0.4 0.34 0.75
Total 82 0.40 ± 0.30 (0.01-1.47) 0.36 ± 0.29 (0.00-1.14) 0.33 ± 0.27 (0.00-1.32) 0.36 ± 0.27 (0.00-1.15) Values are presented as mean ± SD (range) unless otherwise indicated.
SRK-T = Sanders-Retzlaff-Kraff/Theoretical.
*Mann-Whitney U-test.
변수도 알아보았다. 본 연구는 본원 기관윤리심의위원회의 승인하에 진행하였다(AJIRB-MED-MDB-15-150).
결 과
총 65명, 82안(남자39안, 여자43안)이 본 연구에 포함되 었다. 수술 당시 평균 연령은 67.1 ± 9.2세(42-86세)였다.
초음파 방식과 IOL Master®로 측정한 평균 안축장은 각각 23.84 ± 1.39 mm와 23.95 ± 1.41 mm로 IOL Master®로 측 정한 안축장 값이 초음파 방식보다 유의하게 길게 측정되 었고(Paired t-test, p<0.05) 두 측정 방식 간의 Pearson 상관 계수는 0.99 (p<0.01)로 높은 상관관계를 나타내었다. 두 계 측기기 간의 평균 안축장의 차이는 A1 (0.09 ± 0.08 mm), B1 (0.10 ± 0.08 mm)군보다 C1 (0.16 ± 0.15 mm) 군에서 더 큰 경향을 나타내었지만 세 군 간에 통계적으로 유의한 차이는 없었다(Kruskal-Wallis test, p=0.06). 수동 각막곡률 계와 IOL Master®로 측정한 평균 각막곡률값은 각각 44.24
± 1.58D, 44.37 ± 1.65D로 IOL Master®로측정한 값이수 동 각막곡률계로 측정한 값보다 유의하게 크게 측정되고 (Paired t-test, p<0.01) 두 측정 방식 간의 Pearson의 상관계 수는 0.97 (p<0.01)로 높은 상관관계를 보였다(Table 1). 두 계측기기 간의 평균 각막곡률의 차이는 A1 (0.28 ± 0.40D), B1 (0.07 ± 0.28 mm), C1 (0.13 ± 0.18 mm)으로 세 군 간에 통계적으로 유의한 차이는 없었다(Kruskal-Wallis test, p=0.09).
46안에서 enVista™ 인공수정체가 사용되었고 36안에서 isert250 인공수정체가 사용되었으며 두 가지 인공수정체 간의 MAE 값 비교에서 4가지 계산 공식 모두 인공수정체 간에 통계적으로 유의한 차이는 관찰되지 않았다(Table 2).
안축장, 전방 깊이, 평균 각막곡률에 따른 각각의 군들의 예측오차의 평균을 구하였다(Fig. 1). A/T, AH1, M/T의 평 균 목표 굴절력은 안축장, 전방 깊이, 평균 각막곡률과 관 계없이 실제 굴절력보다 원시로 예측한 반면에 M/H2의 평 균 목표 굴절력은 실제 굴절력보다 근시 쪽으로 예측하는 경향을 보였다.
A
B
C
Figure 2. Correlation between final spherical equivalent and intraocular lens (IOL) calculation formulas according to the axial
length. (A) There are statically significant correlation between the IOL calculation formulas and the axial length in Sanders-Retzlaff-Kraff/Theoretical (SRK-T) (A-scan) formulas (p < 0.05). (B-D) No statically significant correlation between the IOL calculation formulas and the axial length in Holladay 1 (A-scan), SRK-T (IOL Master®) and Holladay 2 (IOL Master®) formulas. SE = spherical equivalent; A/T = SRK-T (A-scan); A/H1 = Holladay 1 (A-scan); D = diopter; M/T = SRK-T (IOL Master®); M/H2 = Holladay 2 (IOL Master®).안축장, 전방 깊이, 평균 각막곡률에 따른 각각의 공식들 의 예측오차와의 상관관계를 구하였다. A/T의 예측오차가 안축장과 통계적으로 의미 있는 음의 상관관계를 나타내었 다(Fig. 2). 안축장과 각 공식의 예측오차와의 상관계수에 전방 깊이나 평균각막 곡률에 의한 영향을 통제하기 위하 여 시행한 편상관분석에서도 A/T의 예측오차는 안축장과 통계적으로 유의한 상관성을 보였다(partial correlations:
rA/T = -0.39 [p<0.01], rA/H1 = -0.14 [p=0.20], rM/T = -0.19 [p=0.09], rM/H2 = 0.02 [p=0.84]). 나머지 3가지 공식들의 예 측오차는 본 연구에서 안축장의 변화와 통계적으로 유의하 지 않았다.
전방 깊이와 각각의 공식들의 예측오차는 의미 있는 상 관관계가 나타나지는 않았고 편상관분석에서도 통계적으로
유의하지 않았다(partial correlations: rA/T = 0.19 [p=0.07], rA/H1 = 0.19 [p=0.08], rM/T = 0.02 [p=0.87], rM/H2 = -0.09 [p=0.39]) (Fig. 3). 평균 각막곡률의 변화와 A/T, M/T의 예 측오차 간에 통계적으로 상관관계가 있음이 나타났다(Fig. 4).
안축장과 전방 깊이를 제어한 편상관분석에서도 A/T, M/T 의 예측오차는 통계적으로 유의하게 나타났다(partial corre- lations: rA/T = -0.42 [p<0.01], rA/H1 = -0.13 [p=0.23], rM/T
= -0.38 [p<0.01], rM/H2 = -0.04 [p=0.70]). A/H1, A/H2의 예 측오차는 평균 각막곡률과 의미 있는 상관관계를 보이지 않았다.
술 전후 IOL Master®를 이용하여 측정한 전방 깊이의 변 화 정도와 각 공식들의 예측오차 간의 상관관계를 구한 결 과 4가지 공식 모두 통계적으로 의미 있는 상관관계를 나
A B
C D
Figure 3. Correlation between final spherical equivalent and intraocular lens (IOL) calculation formulas according to the anterior
chamber depth. (A-D)There are no statically significant correlation between the IOL calculation formulas and the anterior chamber depth in all formulas. SE = spherical equivalent; A/T = Sanders-Retzlaff-Kraff/Theoretical (SRK-T) (A-scan); A/H1 = Holladay 1 (A-scan); D = diopter; M/T = SRK-T (IOL Master®); M/H2 = Holladay 2 (IOL Master®).타내지 않았다(Pearsons' Correlations: rA/T = -0.25 [p=0.09], rA/H1 = -0.20 [p=0.16], rM/T = -0.03 [p=0.36], rM/H2 = -0.01 [p=0.97]). 안축장, 전방 깊이, 평균 각막곡률에 따른 4가지 공식들의 각 군 간에 MAE는 통계적으로 의미 있는 차이는 관찰이 되지 않았고 각각의 공식 내 MAE 비교에서도 4가 지 공식 모두 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다 (Table 3).
4가지 계측 공식들의 정확성을 확인하기 위하여 절대예 측오차가 0.5D, 1.0D, 1.5D 이내에 속하는 비율을 백분율로 표시하였다. 4가지 공식들 모두 1.5D 이내의 절대예측오차 를 가졌고 절대오차가 0.5D 미만인 비율이 높은 순서로 나 열하면 M/T, M/H2, A/H1, A/T 순이었다. M/T, M/H2는 절 대오차가 0.5D 미만인 평균비율이 70% 이상으로 관찰되었 다(Table 4).
안축장과 전방 깊이, 평균 각막곡률에 따라 군을 나누어 각 공식들의 예측오차의 절대값이 0.5D, 1.0D 미만에 속하 는 백분율을 조사해 보았다(Table 5). 안축장에 따라서 A1
군에서 0.5D 이내에 속하는 백분율이 높은 순으로 나열하 면 M/H2, M/T, A/T=A/H1 순이었고 B1군에서 M/T, A/T, M/H2=A/H1, C1군은 M/H2, A/H1=M/T, A/T 순이었다. 전 방 깊이에 따라서 군을 나누어 순서대로 나열해 보았을 때 A2군에서 0.5D 이내에 속하는 비율은 M/T=M/H2, A/T, A/H1 순이었고 B2군에서 M/T, M/H2=A/T, A/H1 순이었으 며 C2군은 M/H2, M/T, A/H1, A/T 순이었다. 평균 각막곡 률에 따라 군을 나누어 순서대로 나열한 경우 A3군에서 0.5D 이내에 속하는 비율은 A/T=M/T, A/H2, A/H1 순이었 고 B3군에서 M/T, M/H2, A/T=A/H1 순이었으며 C3군은 M/H2, A/H1, M/T, A/T 순이었다. A/T는 전방이 깊은 C2군
A B
C D
Figure 4. Correlation between final spherical equivalent and intraocular lens (IOL) calculation formulas according to the mean cor-
neal curvature. (A, C) There are statically significant correlation between the IOL calculation formulas and the anterior chamber depth in Sanders-Retzlaff-Kraff/Theoretical (SRK-T) (A-scan) and SRK-T (IOL Master®) formulas (p < 0.05). (B, D) No statically significant correlation between the IOL calculation formulas and the anterior chamber depth in Holladay 1 (A-scan) and Holladay 2 (IOL Master®) formulas. SE = spherical equivalent; A/T = SRK-T (A-scan); A/H1 = Holladay 1 (A-scan); D = diopter; M/T= SRK-T (IOL Master®); M/H2 = Holladay 2 (IOL Master®).
에서 45.5%에서만 0.5D 미만의 오차를 보였다. A/H1는 0.5D 미만의 비율이 안축장과 전방 깊이, 평균 각막곡률과 관계없이 비교적 일정하게 나타나는 경향을 보였다. M/H2 는 A1군, C1군에서 B1군보다 상대적으로 0.5D 미만의 오차 를 보이는 비율이 높게 나타났고 M/T는 안축장이나 전방 깊이에 따른 변화는 보이지 않았지만 C3군에서 0.5D 미만 인 비율이 59.3%로 정확성이 낮은 것으로 나타났다.
절대오차가 0.5D 미만인 경우에 굴절 예측의 성공으로 정의한 후 환자들의 나이, 인공수정체의 종류, 안구길이, 전 방 깊이와 평균각막곡률에 따른 각 공식들의 Multiple Logistic regression analysis를 시행하여 교차비(odds ratio) 를 구하였다(Table 6). A/T는 전방 깊이의 odds ratio가 4.12
로 통계적으로 의미 있는 값을 보였다(p=0.02). M/T는 평 균 각막곡률의 odds ratio가 1.42로 의미 있게 관찰이 되었 고(p=0.04), A/H1, M/H2에서는 통계적으로 유의한 변수가 관찰되지 않았다.
고 찰
본 연구의 목적은 침수성 초음파 장치와 수동각막곡률계 로 측정한 안축장과 각막굴절력을 이용하여 계산한 SRK-T, Holladay 1 공식과 IOL Master®를 이용한 SRK-T, Holladay 2 공식의 굴절 예측치와 실제 굴절력의 오차 정도를 안축장 과 전방 깊이, 각막곡률에 따라서 비교하여 침수성 초음파
A B
C D
Table 3. Comparison of mean absolute prediction errors among various intraocular lens (IOL) power calculation formulas according
to axial length, anterior chamber depth, mean corneal curvatureGroup No. of eyes
Mean absolute error (diopter)
p-value*
A-scan IOL Master®
SRK-T Holladay 1 SRK-T Holladay 2
A1 35 0.40 ± 0.30 (0.01-1.08) 0.40 ± 0.29 (0.03-1.14) 0.31 ± 0.27 (0.01-1.22) 0.32 ± 0.27 (0.00-1.10) 0.06 B1 32 0.36 ± 0.28 (0.02-0.97) 0.35 ± 0.30 (0.01-0.99) 0.34 ± 0.24 (0.03-1.15) 0.41 ± 0.27 (0.00-1.15) 0.56 C1 15 0.49 ± 0.38 (0.07-1.47) 0.30 ± 0.30 (0.00-1.14) 0.35 ± 0.35 (0.02-1.32) 0.38 ± 0.28 (0.02-1.05) 0.19
p-value† 0.50 0.28 0.66 0.21
A2 8 0.36 ± 0.24 (0.05-0.70) 0.30 ± 0.28 (0.04-0.91) 0.25 ± 0.17 (0.01-0.41) 0.33 ± 0.28 (0.05-1.01) 0.53 B2 52 0.38 ± 0.32 (0.01-1.47) 0.38 ± 0.30 (0.01-1.14) 0.34 ± 0.30 (0.01-1.32) 0.38 ± 0.29 (0.00-1.15) 0.06 C2 22 0.48 ± 0.28 (0.03-1.02) 0.34 ± 0.29 (0.00-1.14) 0.35 ± 0.27 (0.03-1.15) 0.35 ± 0.25 (0.02-0.83) 0.44
p-value† 0.21 0.79 0.70 0.66
A3 11 0.30 ± 0.20 (0.13-0.68) 0.37 ± 0.23 (0.03-0.77) 0.30 ± 0.19 (0.03-0.62) 0.35 ± 0.32 (0.00-1.01) 0.67 B3 44 0.37 ± 0.28 (0.01-0.99) 0.33 ± 0.30 (0.00-1.04) 0.30 ± 0.24 (0.01-1.15) 0.37 ± 0.29 (0.01-1.15) 0.35 C3 27 0.50 ± 0.35 (0.07-1.47) 0.40 ± 0.32 (0.03-1.14) 0.38 ± 0.34 (0.03-1.32) 0.38 ± 0.24 (0.00-1.04) 0.06
p-value† 0.15 0.6 0.69 0.68
Values are presented as mean ± SD (range) unless otherwise indicated.
SRK-T = Sanders-Retzlaff-Kraff/Theoretical; A1 = Group A1, axial length < 23.5 mm; B1 = Group B1, axial length ≥ 23.5, < 25.0 mm;
C1 = Group C1, axial length ≥ 25.0 mm; A2 = Group A2, anterior chamber depth < 2.5 mm; B2 = Group B2, anterior chamber depth ≥ 2.5 mm <3.5 mm; C2 = Group C2, anterior chamber depth ≥ 3.5 mm; A3 = Group A3, mean corneal curvature < 42.5 D; B3 = Group B3, Group A3, mean corneal curvature ≥ 42.5 D, <45.0 D; C3 = Group C3, mean corneal curvature ≥ 45.0 D.
*Friedman test; †Kruskal Wallis test.
Table 4. Percentage of eyes by absolute prediction error
Formula Eyes (%)
<0.5 D <1.0 D <1.5 D SRK-T (A-scan)
enVista™ 65.2 97.8 100
isert250 63.9 94.4 100
Total 64.6 96.3 100
Holladay 1 (A-scan)
enVista™ 67.4 95.7 100
isert250 63.9 94.4 100
Total 65.9 95.1 100
SRK-T (IOL Master®)
enVista™ 78.9 97.8 100
isert250 72.2 94.4 100
Total 75.6 96.3 100
Holladay 2 (IOL Master®)
enVista™ 78.3 97.8 100
isert250 69.4 88.9 100
Total 74.4 93.9 100
SRK-T = Sanders-Retzlaff-Kraff/Theoretical; D = diopter.
검사와 수동각막곡률계를 이용한 인공수정체 검사의 정확 성에 대해 확인해 보고자 하는 데 있다.
본 연구에서는 장치들 간에 생체계측에 차이를 보였는데 침수식 초음파 장치의 안축장을 측정한 값이 IOL Master® 를 이용한 계측값보다 통계적으로 의미 있게 짧은 것으로 나타났다. 침수식 초음파 방식의 경우 접촉식 초음파 방식 과 달리 측정 시의 각막 함입에 따른 안축장을 짧게 하지는 않지만 초음파의 반사면이 내경계막이기 때문에 반사면이 망막색소상피층에 있는 IOL Master® 장비보다 짧게 측정
된 것으로 생각된다.13 또한 측정된 평균 각막곡률값도 수 동 각막곡률계와 IOL Master® 간의 유의한 차이가 관찰되 었다. 이는 두 장비가 측정하는 각막 지름의 차이 때문으로 생각된다.27,28 IOL Master®는 대략 2.5 mm 지름의 각막표 면에서 반사되는 육각형 모양의 6개의 point에서 얻은 자료 를 이용하는 반면에 수동 각막곡률계는 대략 3.0 mm의 지 름에서 각막곡률을 측정한다고 알려져 있다.28 Shirayama et al28은 IOL Master®와 수동각막곡률계로 측정한 평균각막곡 률이 각각 43.92 ± 1.41D, 43.76 ± 1.39D로 IOL Master®와 수동각막곡률계의 측정값이 통계적으로 의미 있는 차이가 있었다고 보고한 바 있다.
Hwang and Lee12는 SRK-T 공식을 이용하여 접촉식 초 음파방식과 IOL Master®로 안축장을 구하여 두 계측기기 간의 예측오차를 비교한 연구에서 부분결합간섭계와 접촉 식 초음파 방식 간에 통계적으로 의미 있는 차이가 없었다 고 보고한 바 있다. 반면에 Song et al13은 SRK II 공식을 이용하여 IOL Master®가 접촉식 초음파 방식의 생체계측 방법과 비교한 연구에서 IOL Master®가 백내장 수술 후 굴 절력 예측에 더 우수하였다고 보고하였다. 두 연구 모두 접 촉식 초음파를 이용하여 안축장을 구한 후 각막곡률은 IOL Master® 계측치를 사용하였다. Packer et al17은 Holladay 2 공식을 이용하여 침수식 초음파 안축장 측정 방식과 IOL Master® 계측 방식을 비교한 연구에서 침수식 초음파방식 이 안축장을 측정하고 인공수정체 도수를 계산하는 데 매 우 높은 정확성을 보였다고 하였다.
Table 5. Percentage of eyes by absolute prediction error according to axial length, anterior chamber depth, mean corneal curvature
Dipoter A-scan IOL Master®
SRK-T Holladay 1 SRK-T Holladay 2
AL (mm) <23.50 <0.5 D 65.7 65.7 74.3 82.9
<1.0 D 94.3 91.4 97.1 94.3
≥23.50, <25.00 <0.5 D 68.8 62.5 78.1 62.5
<1.0 D 100 100 96.9 93.8
≥25.00 <0.5 D 53.3 73.3 73.3 80.0
<1.0 D 93.3 93.3 93.3 93.3
ACD (mm) <2.50 <0.5 D 75 62.5 87.5 87.5
<1.0 D 100 100 100 100
≥2.50, <3.50 <0.5 D 71.2 65.4 75 71.2
<1.0 D 94.2 94.2 96.2 92.3
≥3.50 <0.5 D 45.5 68.2 72.7 77.3
<1.0 D 95.5 95.5 95.5 100
K (D) <42.5 <0.5 D 81.8 63.6 81.8 72.7
<1.0 D 100 100 100 90.9
≥42.5, <45 <0.5 D 65.9 65.9 84.1 72.7
<1.0 D 100 97.7 97.7 93.2
≥45 <0.5 D 55.6 66.7 59.3 77.8
<1.0 D 88.9 88.9 92.6 96.3
SRK-T = Sanders-Retzlaff-Kraff/Theoretical; AL = axial length; ACD = anterior chamber depth; K = corneal curvature.
Table 6. Multiple logistic regression analysis of intraocular lens (IOL) formulas
Group A/T A/H1 M/T M/H2
Age
Odds ratio 1.04 1 1.01 1.02
95% CI 0.98-1.10 0.95-1.06 0.95-1.08 0.96-1.08
p-value 0.19 0.95 0.67 0.44
Lens
isert vs. enVista™ (ref)
Odds ratio 1.48 1.15 1.67 1.67
95% CI 0.54-4.05 0.44-2.97 0.57-4.90 0.59-4.68
p-value 0.45 0.78 0.35 0.21
Axial length
Odds ratio 1.15 0.82 1.67 0.99
95% CI 0.77-1.72 0.53-1.24 0.57-4.94 0.65-1.53
p-value 0.49 0.81 0.86 0.99
Anterior chamber depth
Odds ratio 4.12 1.34 2.21 1.29
95% CI 1.19-14.24 0.35-5.19 0.46-10.64 0.32-5.14
p-value 0.02* 0.66 0.32 0.71
Keratometry
Odds ratio 1.37 0.52 1.42 0.87
95% CI 0.99-1.88 0.64-1.25 1.01-2.01 0.61-1.23
p-value 0.06 0.89 0.04* 0.42
A/T = SRK-T (A-scan); A/H1 = Holladay 1 (A-scan); M/T = SRK-T (IOL Master®); M/H2 = Holladay 2 (IOL Master®); CI = confidence interval; ref = reference value.
*p < 0.05.
본 연구에서는 아크릴재질의 광학부를 가진 두 가지 인 공수정체를 사용하였는데 수술 후 굴절예측치 오차를 비교 하였을 떄 두 가지 수정체 간에 통계적으로 의미 있는 차이 는 관찰되지 않았다(Table 2, 4). 본 연구에서 안축장과 평 균 각막곡률의 생체계측 결과가 장비 간에 의미 있는 차이
를 보이기는 하였지만 침수식 초음파의 SRK-T, Holladay 1 공식과 IOL Master®의 SRK-T, Holladay 2 공식의 평균 절 대예측오차 비교에서 안축장과 전방 깊이, 각막곡률에 따 라서 4가지 공식의 평균절대오차 값에 통계적으로 유의한 차이가 관찰되지 않아 침수식 초음파 방식도 IOL Master®
만큼의 생체계측이 정확한 것으로 생각된다. 두 계측기기 간의 차이와 공식 간의 유의한 차이가 관찰되지 않은 이유 중 하나로 침수식 초음파 방식을 이용하여 접촉식 방식의 단점인 각막 함입에 의한 안축장 길이 측정 시 발생할 수 있는 오차의 가능성을 없앴기 때문으로 생각된다.13,17 또한 침수식 방식이 접촉식 초음파보다 짧은 학습곡선을 가지기 때문에 검사자에 의한 오차도 줄였을 것으로 생각된다.17
그러나 본 연구에서 침수식 초음파 방식의 SRK-T 공식 의 예측오차는 안축장과 상관성을 보였다. 또한 안축장이 길거나 전방이 깊은 눈, 각막곡률이 큰 눈에서 예측오차가
±0.5D 이내에 속하는 비율이 낮았고 회귀분석에서 전방 깊 이의 odds ratio가 2.12 (p =0.02)로 의미 있는 결과를 보였 다. 반면에 초음파 방식으로 계측한 Holladay 1 공식의 예 측오차는 안축장과 전방 깊이, 각막곡률과의 상관성을 보 이지 않았고 예측오차가 ±0.5D 이내에 속하는 비율이 안축 장, 전방 깊이, 각막곡률과 관계없이 비교적 일정한 결과를 보였으며 회귀분석에서 의미 있는 변수가 없었다. 또한 안 축장의 차이나 평균 각막곡률의 차이가 A1, B1, C1군 간에 의미 있게 달라지지 않았다(Table 1). 그러므로 침수식 초음 파와 수동각막곡률계를 이용한 생체계측 방식의 정확성이 안축장, 전방 깊이, 각막곡률에 따라서 달라진다고 볼 수는 없으며 인공수정체 공식에 의한 차이로 생각할 수 있다.
인공수정체 도수의 예측에는 정확한 생체계측과 더불어 적절한 공식의 선택 또한 백내장 수술 후 굴절예측에 중요 하다. SRK-T 공식은 긴 안축장을 가지는 눈에서 높은 정확 도를 보이고 Holladay 1 공식은 안축장이 짧은 눈에서 우수 한 정확성을 보이며 중간 정도의 안구길이를 가지는 경우 에는 모든 도수 계산공식들이 매우 정확한 결과를 나타내 는 것으로 알려져 있다.23,29 반면에 Kim et al5은 IOL Master®를 이용한 생체계측과 인공수정체 도수 계산으로 SRK II, SRK-T, Holladay 1, Haigis, Hoffer Q 공식으로 예 측오차를 비교하였을 때 모든 공식들이 안축장과 관계없이 비교적 정확하게 술 후 굴절력을 예측할 수 있는 것으로 보 고하였다. 본 연구에서는 평균 절대오차만을 비교하였을 때 4가지 공식들 간에 안축장, 전방 깊이, 각막곡률에 따라 서 의미 있는 차이가 관찰되지 않았다. 그러나 일부 공식들 은 안축장, 평균각막곡률과 예측오차 간에 상관성을 보이 거나 ±0.5D 이내에 속하는 비율이 달라지기도 하였다. IOL Master®를 이용한 SRK-T 공식은 통계적으로 의미가 있지 는 않았지만 4가지 공식 중 가장 작은 MAE와 절대예측오 차가 0.5D 이내에 속하는 비율이 75.6%로 가장 높게 나타 났다. 하지만 예측오차와 각막곡률 간에 상관성을 보이고 회귀분석에서 각막곡률의 odds ratio가 1.42 (p =0.04)로 통 계적으로 의미가 있었다. 초음파 방식의 SRK-T 공식 또한
안축장, 각막곡률과 예측오차 간에 상관성을 보였고 안축 장, 각막곡률, 전방 깊이에 따라서 절대오차가 0.5D 이내에 속하는 비율이 다르게 나타났다. Kim et al19은 초음파 방식 의 SRK-T, Hoffer Q 그리고 Master SRK-T, Master Hoffer Q, Master Holladay, Master Haigis 공식들 간의 비교에서 평균 절대오차는 공식 간의 유의한 차이가 없었지만 공식 간 도수 예측치의 차이가 발생함을 보고한 바 있는데 주로 안축장에 의해 발생하지만 SRK-T와 Master Haigis의 절대 오차는 각막곡률에 의해 영향을 많이 받는다고 하였다. 본 연구에서도 평균 절대오차는 계측 장비들 간에, 그리고 공 식 간의 유의한 차이가 없었지만 같은 장치를 이용하여 생 체계측을 하더라도 공식마다 안축장, 전방 깊이, 각막곡률 의 영향이 다를 수 있음을 알 수 있었다. 반면에 초음파 방 식의 Holladay 1 공식은 안축장, 전방 깊이, 각막곡률과 예 측오차가 상관성을 보이지 않았고 절대 예측오차값이 0.5D 이내에 속하는 비율의 변화가 초음파 방식의 SRK-T 공식 보다 적은 것으로 나타났다.
IOL Master®를 이용한 Holladay 2 공식 역시 안축장, 전 방 깊이, 각막곡률과 예측오차가 상관성을 보이지 않았고 전방 깊이, 각막곡률값에 관계없이 예측오차 정도가 비슷 한 것으로 확인되었다. 하지만 안축장이 보통인 눈보다는 안축장이 짧거나 긴 눈에서 예측오차의 절대값이 0.5D 이 내에 속하는 비율이 높게 나타났다. 4세대 공식인 Holladay 2 공식은 7가지 변수(안축장, 각막곡률, 렌즈두께, 각막 길 이, 전방 깊이, 수술 전 굴절력, 나이)가 굴절예측에 반영되 기 때문에 수술 후 효과적인 렌즈의 위치에 대한 좀 더 정 확한 예측이 가능하며 이전의 연구들에서 안축장이 짧거나 긴 눈에서 Holladay 2 공식의 정확성이 높았음이 보고된 바
있다.8,30-32 본 연구에서는 7가지 변수를 모두 구하여
Holladay 2 공식에 대입하는 대신 IOL Master®에 내장된 Holladay 2 공식을 사용하였는데 본 연구의 결과는 이전의 연구와 비슷한 결과라고 생각된다.
본 연구는 후향적으로 진행된 연구로 상대적으로 적은 숫자의 환자를 대상으로 하였으며, 특히 안축장이 길거나 전방이 얕고 각막곡률값이 작은 환자들의 대상군이 적었다 는 제한점이 있다. 또한 후향적인 연구이기 때문에 인공수 정체 도수 검사에서 접촉식 방식과 침수식 방식의 직접적 인 비교가 이루어지지 않았다는 점과 비교적 적은 인원이 연구에 참여하게 되어 IOL Master® 장비에서 술자 인자에 대한 상수를 보정하지 않았다는 점을 제한점으로 볼 수 있 다. 또한 단일 기종의 침수식 초음파 장비와 수동 각막곡률 기를 이용하여 생체계측을 하였고 2가지 인공수정체만을 가 지고 실험하였으므로 실제 모든 임상에 적용하기 위해서는 더 많은 실험군을 대상으로 한 대규모 연구가 필요하겠다.
그러나 침수식 초음파와 수동각막곡률계를 이용한 생체 계측치를 안축장과 전방 깊이, 각막곡률에 따라 분류하여 정확성이 더 높다고 알려진 부분결합간섭계와 비교하여 그 결과의 정확성을 비교하였다는 점에 의의가 있겠다. 또한 부분결합간섭계 방식의 Holladay 2 공식이 인공수정체 도 수를 결정하는 데 상당히 유용하다는 점을 국내 최초로 보 고한 것에 의의가 있다.
침수식 초음파 장치와 수동 각막곡률계를 이용한 생체계 측은 백내장 수술의 굴절예측에 있어서 IOL Master®와 비 교하여 정확성이 떨어지지 않는 것으로 생각된다.
그러나 안축장뿐만 아니라 전방 깊이, 각막곡률에 따라 서 더 적합한 인공수정체 계산 공식이 있을 수 있다. 초음 파 방식의 SRK-T 공식은 안축장이 길거나 각막곡률이 큰 눈과 전방이 깊은 눈에서 예측오차가 ±0.5D 이내에 속하는 비율이 낮았던 반면에 초음파 방식의 Holladay 1 공식은 예 측오차가 ±0.5D 이내에 속하는 비율도 비교적 일정한 결과 를 보였다. IOL Master®를 이용하여 생체계측을 하는 경우 SRK-T 공식은 각막곡률이 큰 눈에서 예측오차가 ±0.5D 이 내에 속하는 비율이 낮았다. 반면에 Holladay 2 공식은 안 축장이 짧거나 긴 눈에서 예측오차가 ±0.5D 이내에 속하는 비율이 높은 것으로 나타났다.
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= 국문초록 =
침수식 초음파 검사와 부분결합간섭 검사를 이용한 공식의 정확성 비교
목적: 침수성 초음파 장치와 수동 각막곡률계를 이용한 인공수정체 계산공식과 IOL MasterⓇ를 이용한 계산공식의 예측오차를 비교하 여 안축장과 전방 깊이, 각막곡률에 따른 침수성 초음파 검사와 수동각막곡률계를 이용한 인공수정체 검사의 정확성에 대해 보고하고 자 하였다.
대상과 방법: 단일 술자에 의해 백내장수술을 받은 환자 65명 82안의 의무기록을 후향적으로 검토하였다. 생체계측은 IOL MasterⓇ, 수동각막곡률계, 침수식 방식의 초음파 검사를 순서대로 시행하여 측정하였다. 초음파 방식과 수동각막곡률계로 구한 생체계측 값을 SRK-T, Holladay 1 공식에 대입하였고 IOL MasterⓇ를 이용한 생체계측 값을 장비에 내장되어 있는 SRK-T, Holladay 2 공식에 대입 하여 백내장 수술 후 굴절력을 예측하였다. 백내장 수술 후 7주 이상 지난 시점에 현성 굴절 검사를 시행하여 최종 굴절력을 구하였고, 각 공식들의 예측치와 이를 비교하였다.
결과: 평균 안축장과 평균 각막곡률값은 계측기기 간에 의미 있는 차이를 보였다. 그러나 평균절대오차는 두 계측방식 간에, 그리고 공식들 간에 안축장과 전방 깊이, 각막곡률에 따라서 의미 있는 차이가 관찰되지 않았다. 그러나 안축장과 전방 깊이, 각막곡률에 따라서 예측오차가 ±0.5디옵터 이내에 속하는 백분율은 4가지 공식들 간에 차이를 보였다.
결론: 침수식 초음파와 수동 각막곡률계를 이용한 생체계측 방식은 IOL MasterⓇ 방식과 비교하여 그 정확성이 떨어지지 않는 것으로 보인다. 그러나 더 정확한 인공수정체의 선택을 위해서는 안축장, 전방 깊이, 각막곡률에 따라서 더 적절한 인공수정체 공식을 선택하 는 것이 필요할 것으로 생각된다.
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